盖世汽车讯 据外媒报道，美国专利商标局（U.S. Patent and Trademark Office）正式公布了苹果公司（Apple）58项新专利，其中一项属于泰坦项目（Project Titan），与自动驾驶车辆变道系统相关。

图片来源：patentlyapple.com

自动驾驶汽车变道

在该专利背景中，苹果指出自动车辆控制系统正承担越来越多的车辆控制工作。自动车辆控制系统能够访问和整合人类操作员实际上无法获得的大量信息，例如来自各种传感器的数据，或从其他车辆或交通控制系统接收的通信，因此从根本上改变了车辆控制问题，并能以更安全、更高效的方式自动操控车辆。然而，现实世界非常复杂，控制系统需要可以稳健应对道路上（存在其他自动驾驶汽车及人类控制的车辆）可能遇到的各种场景，因此设计这种系统非常具有挑战性。

苹果的自动驾驶汽车变道专利是一种用于变道机动运动规划的集成决策制定和轨迹确定的解决方案。其中，决策制定组件决定自动驾驶车辆应遵循的行为模式，轨迹确定组件计算用于执行机动的实际变道轨迹。值得注意的是，决策制定组件和轨迹组件可以以共生方式工作进而成功变道。

变道问题可以使用输入参数来指定，包括：（1）要控制的自主车辆（ego vehicle）的当前运动学状态（例如位置、方向、线速度和角速度）；（2）时间规划范围（运动计划的持续时间）；（3）原始车道（自主车辆开始机动的车道）和目标车道（自主车辆在变道期间将过渡到的车道）；（4）在规划范围内对原车道和目标车道中其他静态/动态障碍物的预测。

决策组件要么决定所需变道不可能，即问题在当前约束下无法解决，要么选择目标车道中自主车辆可以驶入的空隙。当变道可行时，决策制定组件可以为轨迹确定组件提供所选间隙的标识、变道机动阶段的时间参数化，以及对在变道机动过程中要使用的加速度曲线的初始猜测。

这种变道问题方法包括调整车道边界约束，使得车辆在开始之前的准备阶段使用自我车道走廊，在开始和结束之间的时间窗口中的执行阶段使用两条车道执行转换，最后仅在完成阶段使用目标车道来计算计划的其余部分。此外还使用吸引/排斥机制来实现平稳过渡。

在变道机动的三个不同阶段，苹果在原始车道和目标车道中的自主车辆与车辆之间实施基于距离和基于物理的分离约束。给定自主车辆的运动学状态，以及对原始车道和目标车道中其他静态/动态物体的预测的情况下，决策制定组件可识别变道的间隙、变道机动的时间参数化和用于加速度曲线的初始猜测。之后轨迹确定组件使用这些来计算最终的运动计划。

与使用统一规划器的其他方法相比，无论规划机动如何，使用这种方法进行运动规划变道可能具有许多优势。当使用统一的规划器时，变道机动仅在问题设置的方式上（例如特定目标和行为限制）不同于其他机动（例如在车道驾驶中的交叉路口规划）。相比之下，这种方法使用了一种新的变道规划器，使用不同的成本函数、机动窗口和适用于变道的约束。这种方法可能以多种方式提供帮助。

首先，由于这个规划器专门用于变道，因此不需要调整行为来迎合其他规划问题（例如在车道运动中），这意味着每个规划器都可以独立地优化行为，而不需要调整统一的解决方案。其次，这种方法提供了评估不同机动解决方案（并行计算）并在更高级别选择最适合的解决方案的灵活性。第三，该基于专门优化的方法允许更广泛的操作条件集，因为可通过在同伦类和参数化方面识别变道机动来增加灵活性，而不是仅尝试使用固定同伦（例如与自主车辆最近的距离）或固定参数化（例如仅考虑可在固定开始时间执行的机动，而不是将开始时间作为动态确定的问题参数）。

苹果专利图1是车辆变道操作的示例图；图3是变道场景示例图：图4是配置用于变道控制的车辆示例框图。

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